Хотя все диоды являются выпрямителями, этот термин обычно применяется к устройствам, предназначенным для подачи питания, чтобы отличать их от элементов, используемых для небольших сигнальных цепей. Выпрямительный диод большой мощности применяется для выпрямления переменного тока с низкой частотой питания, составляющей 50 Гц, при высокой мощности, излучаемой во время нагрузки.
Диодные характеристики
Основной задачей диода является преобразование переменного напряжения в постоянное через применение в выпрямительных мостах. Это позволяет электричеству идти только в одном направлении, обеспечивая работу источника питания.
Принцип работы выпрямительного диода понять несложно. Его элемент состоит из структуры, именуемой pn-переходом. Сторона p-типа называется анодом, а n-типа — катодом. Ток пропускается от анода к катоду, при этом почти полностью предотвращается его протекание в обратном направлении. Это явление называется выпрямлением. Оно преобразует переменный ток в однонаправленный. Устройства этого типа могут обрабатывать более высокое электричество, чем обычные диоды, поэтому они называются мощными. Возможность проведения высокой величины тока может быть классифицирована как их основная особенность.
Сегодня чаще всего используются кремниевые диоды. Если их сравнивать с элементами из германия, то они имеют большую поверхность соединения. Поскольку германий обладает низкой устойчивостью к теплу, большинство полупроводников изготовлено из кремния. Устройства из германия отличаются значительно меньшим допустимым обратным напряжением и температурой перехода. Единственное преимущество, которое имеет диод из германия перед кремнием, — это более низкое значение напряжения при работе в прямом смещении (VF (IO) = 0,3 ÷ 0,5 В для германия и 0,7 ÷ 1,4 В для кремния).
Типы и технические параметры выпрямителей
Сегодня существует множество различных разновидностей выпрямителей. Их принято классифицировать по:
максимальному обратному току;- максимальному пиковому току;
- максимальному обратному напряжению;
- прямому напряжению;
- типу упаковки;
- максимальному и среднему выпрямленному току.
Наиболее распространённые типы — это 1 A, 1,5 A, 3 A, 5 A и 6 A. Также существуют стандартные устройства с максимальным средним выпрямленным током до 400 A. Прямое напряжение может варьироваться от 1,1 мВ до 1,3 кВ.
Основные параметры выпрямительных диодов характеризуются следующими допустимыми пределами:
- IFN — номинальный ток в прямом смещении;
IFRM — пиковая повторяемая токовая диодная проводимость (например, для импульсов длительностью не более 3,5 мс и частотой 50 Гц);- IFSM — пиковая неповторяемая токовая проводимость (например, для одного импульса длительностью менее 10 мс);
- VRWM — пиковое обратное напряжение (или среднее обратное напряжение при работе в волновом выпрямителе с резистивной нагрузкой);
- VRRM — пиковое повторяющееся обратное напряжение;
- VRSM — пиковое неизменяемое обратное напряжение;
- PTOT — максимальное значение мощности, рассеиваемой на элементе;
- максимальная температура перехода Tj;
- тепловое сопротивление в условиях эксплуатации Rth;
- максимальный мгновенный ток диода (он определяет сопротивление для перегрузок).
Примером высокопроизводительного элемента является диод с двойным высокоточным выпрямителем с током 2x30А, который лучше всего подходит для базовых станций, сварщиков, источников питания переменного/постоянного тока и промышленных применений.
Прикладное значение
В качестве простейшего полупроводникового компонента диод этого типа имеет широкий спектр применения в современных электронных системах. Различные электронные и электрические схемы используют этот компонент в качестве важного устройства для получения требуемого результата. Область применения выпрямительных мостов и диодов обширна. Вот несколько таких примеров:
- включение переменного тока в постоянное напряжение;
- изоляция сигналов от источника питания;
- ссылка на напряжение;
- управление размером сигнала;
- смешивающие сигналы;
- сигналы обнаружения;
- осветительные системы;
- лазеры.
Мощные выпрямительные диоды являются жизненно важным компонентом источников питания. Они используются для регулирования электроэнергии в компьютерах и автомобилях, а также могут применяться в зарядных устройствах для аккумуляторных батарей и компьютерных источников питания.
Кроме того, они часто используются и для других целей (например, в детекторе радиоприёмников для проведения радиомодуляции). Вариант диода с барьером Шоттки особенно ценится в цифровой электронике. Диапазон рабочих температур от -40 до +175 °C позволяет использовать эти устройства при любых условиях.
